超导介质散热器自动灌装生产线监控与诊断系统设计研究

摘要

科学技术的进步必然拉动生活水平的提高,日常取暖是人们生活必不可少的环节,利用真空超导介质散热器取暖是一种新型环保节能的方式。超导介质散热器具有节水节能、导热速度块、耐腐蚀性强等特点,必将取代水暖散热器为成为日常生活取暖设备。目前,我国在生产超导散热器方面还处于起步阶段,所以对超导散热器生产线生产过程控制、监控以及故障诊断技术的研究有着非常实用的价值和意义。本文对超导介质散热器自动灌装生产线监控与诊断系统进行设计与研究,根据散热器灌装工艺流程与控制要求,设计了基于西门子PLC的灌装生产线,并在此基础上对生产线监控系统进行设计,完成了对散热器生产线灌装过程的状态监控;对导致生产线故障的原因进行分析,建立了故障树并在此基础上对生产线诊断系统进行设计。完成了对灌装过程中可能出现故障现象的诊断。
　　首先,本文介绍了灌装生产线工艺流程与设备组成,结合散热器灌装工艺流程与控制要求,设计了基于西门子PLC的灌装生产线。在设计过程中完成了灌装生产线控制系统PLC选型、程序控制流程设计。在此基础上,本文根据控制系统的特点,结合工业总线技术特性,将PROFIBUS-DP与PROFINET技术应用于DCS不同的网络层,设计了生产线控制系统网络结构,并利用WinCC对生产线监控系统进行设计,组态多个友好监控界面,完成对生产线生产过程与状态的监控。
　　然后,本文对生产线控制系统中导致故障发生的原因进行分析,建立了故障树模型,并针对建立的包含重复基本事件的故障树,提出了计算故障树重复基本事件权重的方法将层次分析法改进,并应用于生产线故障树权重的计算当中。在此基础上,本文研究专家系统的相关理论,以生产线故障树作为知识源,采用产生式表示法将故障树转化为诊断规则,建立故障诊断知识库与数据库,并选择混合式推理策略完成生产线故障诊断系统的设计与实现。
　　最后,本文分别对灌装生产线监控系统与诊断系统进行试验仿真,验证两个系统的功能。在试验过程中,监控系统能够根据模拟的输入信号,显示监控量的状态、归档数据的变化、温度与液位值的报警消息。诊断系统具有故障原因查询、诊断、记录,员工信息的维护等功能,能够提供诊断结果与解决方案。设计的系统很好地满足了灌装生产线监控与诊断要求,具有实际应用价值。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景与意义

1.2 真空超导散热器概述

1.3 监控技术发展状况

1.4 故障诊断技术发展状况

1.5 课题研究内容

第2章 超导散热器灌装生产线控制系统体系结构设计

2.1灌装生产线控制系统的基本结构

2.2灌装生产线控制系统硬件方案设计

2.3生产线控制系统软件结构设计

2.4 本章小结

第3章 超导散热器灌装生产线监控系统设计

3.1 灌装生产线网络结构设计

3.2 灌装生产线监控系统方案设计

3.3 灌装生产线监控系统结构设计

3.4 本章小结

第4章 超导散热器灌装生产线故障诊断系统设计

4.1 生产线控制系统故障分析

4.2 生产线控制系统故障树构建

4.3 改进的层次分析法在生产线故障树权重中应用

4.4 生产线故障诊断系统设计

4.5 本章小结

第5章 超导散热器灌装生产线监控与诊断系统仿真试验

5.1 生产线监控系统仿真试验

5.2 生产线诊断系统实现与仿真

5.3 仿真试验结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢